О, нет!!! И меня туда же! На самом деле, я собирался написать статью "Аудиофильская инженерия. Часть 2. Раскачиваем амплитуду." Я планировал разобрать разные возможности увеличения амплитуды, включая и трансформатор. Запустил эмулятор LTSpice. Собрал в нем трансформатор. Провел пару экспериментов, чтобы собрать иллюстрации поинтереснее и... залип исследуя вопрос. Так и получилось, что произошла пара экспериментов с переворотом фазы питания. Вот их я в этой статье и опишу. Пусть это будет внеплановое случайное приборное-эмулированное исследование.
Я даже сделаю дополнительный акцент на том, что все происходящее случилось в эмуляторе. Выходит инженеры, что его программировали, знают про все эти процессы... Т.е. когда инженер-антиаудиофил выступает, с диким смехом, по этому вопросу, нужно понимать, что это от незнания вопроса. Как сказал один мудрец "Незнание приводит к нетерпимости". Я всегда, в этот момент думал, что это про отношение к людям, у которых на лице явные артефакты. Страшно. Вдруг заразит. А если знать, что он незаразный, то и проблем нет... А оказывается, это бывает и в головах инженеров, по отношению к электронике... И к тем кто слышит больше, чем они...
Собственно по делу
Я собрал вот такую схему.
Разбор схемы слева направо. Пусть вас не смущает конденсатор. Он был некоторым исследованием по части влияния сетевого кабеля. Об этом будет другая статья.
Далее следует источник напряжения. 220 Вольт, 50 Герц. После него простенький трансформатор, на входе 220, на выходе под нагрузкой 6, на холостом ходу 12. Далее диодный мостик, который я не стал делать классической диагональкой... Сознаюсь честно. Забыл, что там куда. Пришлось самому процесс воссоздавать, а его было проще вот так изобразить. Дальше резистор на ультранизкое сопротиление. Он нужен был мне для получения осциллограммы тока при исследовании. Дальше сглаживающий пульсации конденсатор. Дальше еще один резистор для промежутоных исследований. После него источник тестового сигнала выдающий сразу смещенный синус, с амплитудой на 4 вольта. Т.е. в диапазоне от 14 до 6 вольт. Но с поправкой на внутреннее сопротивление в 1 КиолоОм, что привело проседанию на данной модели транзистора(подробнее про это в статье по Аудиофильскую Инжерению. Как работает транзистор. Часть 1. https://zen.yandex.ru/media/id/5eacb0aab13b2866897809c7/audiofilskaia-injeneriia-chast-1-kak-rabotaet-tranzistor-5eb120ecdadc5a18844ce2e7 а так же в той, что явилась виновником написания нынешней, она будет чуть позже. Предлагаю подписаться, чтобы не пропустить.) до диапазона от 3.8 до 1.8 Вольта. Ну и далее нагрузка на 8 ом. Частота полезного сигнала при этом 20 Герц.
Так уж устроен этот эмулятор, что генерируя чистый синус, он его создает с некотрыми шумовыми погрешностями. Видимо число Пи в нем используется с несколько меньшим количеством знаков, чем в первом триллионе ныне их вычисленных.
В итоге спектр чистого синуса на 50 герц выглядит вот так
Тут и гармоники торчат и куша шумов наблюдается.
Но, самое интересное, что в первом исследовании трансформатора я столкнулся вот с чем.
Я собрал простенькую схему. Источник напряжения, Трансформатор, и резистор, подключенный к его вторичной обмотке, в качестве нагрузки. Так вот, если у меня сопротивление резистора 100 Ом, т.е. нагрузка маленькая, то спектр выглядит почти так же, как на входе. Куча шума, грмоник и тд. Но стоит мне понизить сопротилвние до 20 Ом и ниже как... В данной иллюстрации оно равно колоночным 8 Ом.
Вдруг куда-то все исчезло... И вот именно это безобразие и спровоцировало меня на дальнейшие исследования вопроса. Как же так? При изменении нагрузки, а это ведь ни что иное, как воспроизведение громких звуков, трансформатор начинает резко отфильтровывать питание. Но это ведь в свою очередь ведет и к изменению шумов на питании чувсвтительных каскадов усилитителя(об этом будет отдельная статья, про разбор уязвимостей в работе УНЧ и про то какие аудиофильские детальки туда ставить нужно, и нужно ли?)
Сосбтвенно фаза и полезный сигнал.
Полезный сигнал тут тоже с такими же артефактами. Я уж не буду его спектрограмму приводить, она такая же. Но давайте посмотрим на спекрты его при разной фазе питания. На первом спектре фаза одна, а на втором вместо 220В, я подал -220 Вольт. Что в целом равносильно перевороту фазы.
Итак, вот они спектры. Мы видим Большой Выступ это основной тон в 20 Гц, далее следует заметный выступ - вторая гармоника, и далее еще один заметный - это третья. Но давайте посмотрим, что творится между выступами. В первом случае, и между основным тоном(кстати, в музыке его смело именуют первой гармоникой, а вот в электронике так не положено. В эелектронике первой гармоники не существует, и называется она основной тон... Хотя понятное дело, что это не более чем придворный этикет.) и второй гармоникой, и между второй гармоникой и третьей, явно просматривается буква М, а вот вот во втором случае что? Куда эти М делись??? Сигнал заметно сглаженнее. Да и другие пики левее явно меньше.
Я вот только думаю. Какой звук я правильным-то считаю, вилку крутя? Тот что более басовитый? А правильнее он? Я подумаю, исследую больее подбродно, и еще одну статью напишу. Не забываем подписываться!
Честно скажу. Некоторые инженеры скажут, что фильтрующий конденастор у меня маловат. Нужно минимум 3 тыщи микрофарад, а у меня только одна. Но я честно отвечу. Там тоже разница есть. Просто здесь это отчетливо читающиеся буквы М, и мне на них проще статью писать, чем "видите вот там загогуля, и вот тут другая загогуля" с буквами М получилось иллюстративнее.
Итог.
Что тут можно сказать? Я как аудиофил различия слышу. Так же я понимаю, что я слышу не конткретно эти различия которые показал. И те, что при этом слышимые, мне придется проиллюстировать в другой статье. И даже, не буду скрывать тот факт, что для этого придется дополнительно материальчик изучить и исследовать.
Но сам факт того, что по приборам разница видна, я проиллюстрировать смог. Более того, еще раз повторюсь, инженеры, что программировали этот эмулятор, они ее и выявить, и расчитать, и запрограммировать смогли. Т.е. есть такого уровня ученые, что знают о природе ее возникновения.
Или стоит задать неприличный вопрос? А вдруг они умышленно это запрограммировали? Разработчик эмулятора фирма Analog Devices известная и блоками питания, и операционными усилителями и другими микросхемами. Могли они на такое пойти? Отдельный вопрос. Но фирма все таки реально знаменита своими разработками в области блоков питания. Может все таки наоборот? Они знают больше, чем другие, про эти процессы? Возможно, мне придется проводить исследование на реальных детальках, чтобы выяснить, что тут к чему...
Спасибо, что дочитали! Отдельное спасибо, тем кто подпишется! Отдельное заранее, тем кто прочитает следующие статьи.
Все иллюстрации кроме обложки мои, выполнены методом скришнотов программы LTSpice.
Обложка взята здесь https://wallbox.ru/miscellaneous/stena-kabel-sinaa-blue-wall-rozetka-cable-outlet-w108366/download